CN102433515A - Mc5钢及利用其制备的大型平整辊以及mc5钢的制造工艺 - Google Patents

Mc5钢及利用其制备的大型平整辊以及mc5钢的制造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种MC5钢及利用其制备的大型平整辊以及MC5钢的制造工艺，MC5钢的化学成分重量百分数为：C：0.75%～0.90%、Si：0.40%～0.80%、Mn：0.20%～0.50%、Cr：4.80%～5.20%、Ni：0.30%～0.60%、Mo：0.20%～0.60%、V：0.10%～0.20%、P≤0.015%、S≤0.015%、Cu≤0.20%、Al≤0.01%、Pb≤0.02%、As≤0.02%、Sn≤0.02%、Sb≤0.02%、Bi≤0.02%、H≤2ppm、O≤30ppm、N≤120ppm，其余为Fe和不可避免杂质，可以满足高端金属板材轧制和平整辊高寿命的使用要求。

Description

MC5钢及利用其制备的大型平整辊以及MC5钢的制造工艺
技术领域
本发明属于高端冶金装备制造技术领域，涉及一种5±0.2wt%Cr-MC5钢，以及利用该钢种制造辊身成品直径800mm以上的大型平整辊，具体涉及一种MC5钢及利用其制备的大型平整辊以及MC5钢的制造工艺。 
背景技术
金属材料的加工使用方法和工艺多种多样，但无论采用什么工艺，最终均是在轧制、锻制、切削加工及必要的性能处理后投入使用。在目前这些加工工艺中，轧制产品的比例要远远大于其它生产工艺所占的比例，应用越来越广，尤其是在高端的航空航天用宽幅合金板、轿车用钢板及其它有色金属板带等金属材料的生产中，精密轧制已是首选。 
在高端金属材料的轧制生产中，除需要高清洁度的液体金属外，其后续的铸造、坯料初轧、精轧等工序均有严格要求，尤其是作为最后成形的平整微量轧制工序相对而言要求更高。在高端钢板的生产中，平整的目的是消除材料的屈服平台，防止加工时的拉伸应变，提高材料的强度极限，降低屈服极限，以及扩大塑性加工范围，校正板材变形。在其它金属板、带材的轧制生产中，平整具有同样的目的和意义。 
中国从七十年代起比较有系统的研制轧辊，以86CrMoV7和9Cr2系列为代表，一般把这个时期研制的轧辊称为第一代轧辊(国内通称为2%Cr系列)，第一代轧辊主要缺点是淬硬层深度不够，重复热处理费用高，热处理后的变形影响了轧辊使用精度。 
第二代轧辊研制于八十年代，国内通称为3%Cr系列，由于合金化程度高，轧辊淬硬层深度达到20mm-30mm。在此基础上九十年代又研制出第三代4%Cr、5%Cr系轧辊，此系列轧辊淬硬层深度已达到25mm-40mm，比3%Cr系淬硬层深度提高了25%，不必重复淬火，其耐磨性和抗事故性能也大幅提高。 
目前，辊身成品直径800mm以上大型平整辊均采用2%Cr系钢制造，其合金化程度低，淬硬层厚度仅为10mm-15mm，轧制钢板时每1mm辊身厚度轧制量为3200吨左右，在轧制高强度金属板材时常在板材表面形成水波纹状的表面缺陷，难以满足产品要求，因此，已不能适应目前高端金属板材轧制和平整辊高寿命的使用要求。而3%～5%Cr的普通钢种也只用于成品辊身直径在450mm左右的工作辊。 
发明目的
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种可以满足高端金属板材轧制和平整辊高寿命的使用要求的MC5钢及利用其制备的大型平整辊以及MC5钢的制造工艺。
本发明采用如下技术方案： 
一种MC5钢，其化学成分的重量百分数为：C：0.75%～0.90%、Si：0.40%～0.80%、Mn：0.20%～0.50%、Cr：4.80%～5.20%、Ni：0.30%～0.60%、Mo：0.20%～0.60%、V：0.10%～0.20%、P≤0.015%、S≤0.015%、Cu≤0.20%、Al≤0.01%、Pb≤0.02%、As≤0.02%、Sn≤0.02%、Sb≤0.02%、Bi≤0.02%、H≤2ppm、O≤30ppm、N≤120ppm，其余为Fe和不可避免杂质。
利用该MC5钢制备辊身成品直径800mm以上的大型平整辊。 
上述平整辊的直径优选800-1200mm。 
上述MC5钢优选采用如下制造工艺：①选取炼钢原料并加入占原料10wt%-20wt%的海绵铁，控制Cu、Pb、As、Sn、Sb、Bi有害元素含量至上述MC5钢的范围内；②控制电弧炉冶炼温度，氧化脱碳量≥0.40wt%；电弧炉留钢操作，偏心底无渣出钢，出钢过程中按每吨钢1Kg～1.5Kg加入铝或含铝合金预脱氧，并按成分组成计算加入所需用量60wt%～80wt%的Cr、Ni、Mo合金；③钢包炉采用底吹氩搅拌和真空脱气复合精炼（即LF/VD），按钢液总重的2wt%～4wt%加入渣料，按每吨钢6Kg～10Kg加入脱氧剂，渣白取样分析后计算加入剩余的合金（40wt%-20wt%），调整成分至规定范围，加热后将钢液转至真空罐内，在≤0.5乇的真空度下进行真空脱气，脱气后出钢；④出钢后浇注电极坯，采用惰性气体（如Ar）全程保护；⑤电极坯凝固后脱模，切除冒口（如用火焰切割或压机剁等）后热送至电渣工位（而传统工艺为退火、打磨及焊接、电渣前预热）；⑥热态焊接假电极后进行电渣重熔，电渣控制熔化速率每小时950Kg～1300Kg，结晶器进水温度不大于25℃，出水温度不大于45℃，以加强冷却，改善结晶，防止偏析，同时采用干燥空气或惰性气体隔绝大气保护电渣重熔技术，制造出大型（重量大于23吨）、低氢（钢锭氢含量小于2.5ppm）重熔钢锭；⑦电渣锭脱模后热送至锻压工位（传统工艺为退火后下转，锻前冷态加热）；电渣锭采用缓升温、长均热加热工艺技术，保温后压制钳把，完成2次～3次镦粗和拔长，并采用长时间（例如按直径每100mm计算2h～4h）高温均质化处理技术，然后用极限锻造及宽砧压实理论技术锻造成形；⑧锻坯两端切平后，降温至300℃～400℃后入炉进行锻坯热处理，包括多次正火+球化退火+扩氢退火，其中根据锻坯直径和氢含量计算扩氢时间。 
上述步骤①中，炼钢原料优选35wt%～50wt%的优质废钢、15wt%～25wt%的返回钢、15wt%～30wt%的优质炼钢生铁或35wt%的热装铁水。 
上述步骤②中，优选电炉开始氧化温度≥1550℃，出钢温度≥1640℃；优选炉内留钢10wt%；优选脱碳速度每分钟0.02wt%～0.05wt%，以减少气体和杂质。 
上述步骤③中，渣料优选石灰和萤石；二者用量优选10：1的重量比；脱氧剂优选碳粉和/或硅铁粉；优选加热15分钟以上后将钢液转至真空罐；优选真空脱气15分钟以上后出钢；出钢温度优选1510～1530℃。 
上述步骤⑦中，优选采用升温速度不大于60℃/小时，加热5h～8h的加热 
工艺，并保温6h～10h后压制钳把。
上述步骤⑧中，优选采用冷气或水雾化强制冷却降温；优选2-3次正火+球 
化退火+扩氢退火；优选扩氢时间为15h～30h/100mm。
本发明具有如下有益效果： 
1、采用上述MC5钢能够制造出辊身成品直径800mm以上的平整辊。
2、采用电极坯热送热焊工艺技术，解决电极坯炸裂和预热不足问题，省略了电极坯退火和焊接、电渣前的预热工序，每批产品平均节约生产周期9天，平均节约能耗价值150元/吨；采用电渣锭热送技术，平均节约生产周期10天，平均节约能耗价值200元/吨。 
3、采用干燥空气或惰性气体隔绝大气保护电渣重熔技术制造大型、低氢电渣锭，加之精确计算锻后扩氢时间，消除了白点风险。 
4、采用高温均质化技术理论、多次镦粗拔长、极限锻造、宽砧压实理论、锻后强制冷却、多次正火等综合手段，达到碳化物破碎和扩散、内部压实、组织细化目的。 
5、提高平整辊的表面淬硬层深度，达到25-40mm，比2%Cr型平整辊平均提高20mm左右。 
6、轧制钢板时每1mm辊身厚度轧制量达到5000吨以上，比2%Cr型平整辊平均提高1800吨。 
7、消除了2%Cr型平整辊轧制高强度金属板材时在板材表面形成的水波纹状表面缺陷。 
8、平整辊在使用过程中不必重新淬火，降低生产成本，避免了停机下线修复对生产的影响。 
附图说明
图1为辊坯粗加工后形状及尺寸。 
具体实施方式
一种MC5钢，其特征在于：其化学成分的重量百分数为：C：0.75%～0.90%、Si：0.40%～0.80%、Mn：0.20%～0.50%、Cr：4.80%～5.20%、Ni：0.30%～0.60%、Mo：0.20%～0.60%、V：0.10%～0.20%、P≤0.015%、S≤0.015%、Cu≤0.20%、Al≤0.01%、Pb≤0.02%、As≤0.02%、Sn≤0.02%、Sb≤0.02%、Bi≤0.02%、H≤2ppm、O≤30ppm、N≤120ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。 
一种利用所述的MC5钢制备的平整辊，其特征在于：所述的MC5钢制备的平整辊辊身成品直径在800mm以上。所述平整辊的直径优选在800-1200mm之间。 
一种制造所述的MC5钢的工艺，其特征在于：包括以下步骤： 
①选取炼钢原料并加入占原料10 wt%-20 wt%的海绵铁，控制Cu、Pb、As、Sn、Sb、Bi有害元素含量至上述MC5钢的范围内；
②控制电弧炉冶炼温度，氧化脱碳量≥0.40wt%；电弧炉留钢操作，偏心底无渣出钢，出钢过程中按每吨钢1Kg～1.5Kg加入铝或含铝合金预脱氧，并按成分组成计算加入所需用量60wt%～80wt%的Cr、Ni、Mo合金；
③钢包炉采用底吹氩搅拌和真空脱气复合精炼，按钢液总重的2wt%～4wt%加入渣料，按每吨钢6Kg～10Kg加入脱氧剂，渣白取样分析后加入剩余的合金，调整成分至规定范围，加热后将钢液转至真空罐内，在≤0.5乇的真空度下进行真空脱气，脱气后出钢；
④出钢后浇注电极坯，采用惰性气体全程保护；
⑤电极坯凝固后脱模，切除冒口后热送至电渣工位；
⑥热态焊接假电极后进行电渣重熔，电渣控制熔化速率每小时950Kg～1300Kg，结晶器进水温度不大于25℃，出水温度不大于45℃，同时采用干燥空气或惰性气体隔绝大气保护电渣重熔技术，制造出重熔钢锭；
⑦电渣锭脱模后热送至锻压工位；电渣锭采用缓升温、长均热的加热工艺，保温后压制钳把，完成2次～3次镦粗和拔长，并采用高温均质化处理技术，然后锻造成形；
⑧锻坯两端切平后，降温至300℃～400℃后入炉进行锻坯热处理，热处理包括多次的正火+球化退火+扩氢退火，其中根据锻坯直径和氢含量计算扩氢时间。
上述步骤①中，炼钢原料优选35wt%～50wt%的废钢、15wt%～25wt%的返回钢、15wt%～30wt%的炼钢生铁或35wt%的热装铁水。 
上述步骤②中，优选电炉开始氧化温度≥1550℃，出钢温度≥1640℃；优选炉内留钢10wt%；优选脱碳速度每分钟0.02wt%～0.05wt%。 
上述步骤③中，渣料优选石灰和萤石；石灰和萤石的用量优选10：1的重量比；脱氧剂优选碳粉和/或硅铁粉；优选加热15分钟以上后将钢液转至真空罐；优选真空脱气15分钟以上后出钢；出钢温度优选1510～1530℃。 
上述步骤⑦中，优选采用升温速度不大于60℃/小时，加热5h～8h的加热工艺，并保温6h～10h后压制钳把。 
上述步骤⑧中，优选采用冷气或水雾化强制冷却降温；优选2-3次的正火+ 
球化退火+扩氢退火；优选扩氢时间为15h～30h/100mm。
实施例如下： 
1、电极坯冶炼：
电炉配料：35%～50%的优质废钢、15%～25%的返回钢、15%～30%的优质炼
钢生铁或35%的热装铁水、10%～20%的海绵铁，装料后送电熔化。
熔清分析有害元素As、Sn、Pb均≤0.02%。 
氧化温度≥1550℃，脱碳量≥0.40%。 
电炉出钢条件：C≥0.50%，P≤0.007%，温度≥1640℃。 
出钢时包中按每吨钢1Kg～1.5Kg加入铝或含铝合金预脱氧，同时加入占钢液重2%左右的石灰或预熔渣，并成分组成计算加入70%的Cr、Ni、Mo合金。 
出钢后转LF/VD精炼工位，再加入占钢液重2%左右的石灰和萤石，送电加热并用每吨钢3Kg～5Kg碳粉和每吨钢2Kg～5Kg硅铁粉脱氧。 
渣白后取样、测温，根据分析结果计算加入全部剩余的合金，调整成分至规定范围。 
成分调整完毕，加热15分钟后、温度1580℃～1600℃，将钢液转入真空罐脱气，在≤0.5乇的真空度下保持15分钟。 
解除真空后搅拌10分钟，出钢温度为1510℃～1530℃。 
2、电极坯浇注 
镇静时间5分钟～8分钟。
浇注温度：1410℃～1440℃ 
采用惰性气体Ar保护，红外测温仪监控温度，电子称量系统监控重量。
电极坯加冒口及保护发热剂。 
凝固后脱模，温度大于700℃，切除帽口后热送电渣工位。 
电极坯生产情况见表1、表2。 
     表1    电极坯投料情况 
Figure DEST_PATH_240246DEST_PATH_IMAGE001
     表2    电极坯炉后化学成分分析（%，气体为ppm）
炉号 C Si Mn S P Ni Cr Mo V Cu
3100123 0.86 0.75 0.41 0.003 0.006 0.40 4.85 0.28 0.18 0.07
3100131 0.84 0.73 0.40 0.002 0.005 0.41 4.92 0.30 0.18 0.07
4100048 0.82 0.78 0.40 0.002 0.007 0.43 4.92 0.32 0.18 0.06
4100059 0.83 0.69 0.38 0.003 0.007 0.37 4.81 0.27 0.20 0.06
4100066 0.83 0.70 0.38 0.003 0.007 0.43 4.86 0.30 0.15 0.07
     续表2
炉号 Al Sb Pb Bi As Sn H O N
3100123 0.027 0.003 <0.001 0.006 0.014 0.009 2.48 25 34
3100131 0.020 0.003 <0.001 0.007 0.013 0.006 1.78 35 31
4100048 0.027 0.002 <0.001 0.005 0.013 0.007 2.82 98 49
4100059 0.023 0.003 <0.001 0.005 0.011 0.005 1.97 38 42
4100066 0.010 0.003 <0.001 0.007 0.011 0.005 1.69 80 30
3、电渣重熔
采用电极坯热焊方式焊接假电极，无需预热，焊接后直接安装至重熔生产工
位。
在电渣重熔炉的结晶器上沿设计制造两条上下结构的管式密封环，内侧均密布针孔，外接保护气体，实现保护电渣重熔技术，制造出大型、低氢重 
熔钢锭。
电渣控制熔化速率每小时950Kg～1300Kg，结晶器进水温度不大于25℃，出水温度不大于45℃，以加强冷却，改善结晶，防止偏析。 
电渣采用予熔渣料。渣系：CaF2:Al2O3=70:30。生产情况见表3。 
  
表3    电渣炉号、锭重、熔化速率及氢含量
Figure DEST_PATH_95070DEST_PATH_IMAGE002
电渣结束后电渣锭热送到锻压工序，热锭入炉。
4、锻造及锻后冷却、锻后热处理 
热锭加热升温速度30℃/h～50℃/h，升温至炉温大于1200℃保温。
保温后出炉压制钳把，并在压机上进行2次～3次镦粗和拔长，期间一次或多次进行高温均质化处理，总时间20h～30h。 
最后采用极限锻造及宽砧压实理论技术锻造成形，两端切平后转放于专用场地及专用支架上，用冷气或水雾化强制冷却降温技术，采用经外技术控温。 
降温至300℃～400℃后入炉进行2次～3次正火，正火后进行球化退火，球化退火后进行扩氢退火，根据锻坯直径和氢含量计算扩氢时间约为15h/100mm～30h/100mm。扩氢后以15℃/h～40℃/h降温后出炉。 
出炉后进行表面质量检验，并切片进行化学成分、高倍、低倍检测（成分分析用光谱仪及气体检测仪；低倍按GB/T1299、GB/T1979标准；高倍分别按GB/T10561、YB9-68、GB/T1299标准）。 
锻造及检测情况见表4、表5、表6、表7、表8。 
    
表4    工艺及参数
锻坯单重 加热 始锻温度/终锻温度
16.14吨 750℃～800℃预热；升温至炉温大于1200℃保温 1100℃/750℃
    表5    尺寸及表面检查
锭号 尺寸（mm） 表面 血液
10A0218 775*Φ543+2855*Φ863+500*Φ553+440*Φ518（大13） 冒260mm长半周横裂 不影响机械加工
10A0219 775*Φ585（大20）+2800（短10）*Φ873+475*Φ553+530*Φ488 尾390mm～510mm长折裂 不影响机械加工
10A0220 与工艺无偏差 无缺陷 /
10A0221 780*Φ577(大12)+2800（短10）*Φ892（大7）+500*Φ553+510*Φ488 尾350mm长一周折裂 不影响机械加工
10A0222 与工艺无偏差 无缺陷 /
    表6    低倍及非金属夹杂物
Figure DEST_PATH_874807DEST_PATH_IMAGE003
    表7    碳化物及退火组织
锭号 带状 网状 液析 组织
10A0218 0.5 2.0 0 2
10A0219 1.5 2.5 0 2
10A0220 0.5 2.0 - 2
10A0221 0.5 1.5 0 2
10A0222 0.5 2.5 0 2
表8    成品化学成分分析（%，气体为ppm）
锭号 C Si Mn S P Ni Cr Mo V Cu
10A0218 0.82 0.59 0.38 0.002 0.010 0.42 4.97 0.32 0.19 0.06
10A0219 0.86 0.70 0.39 0.003 0.009 0.43 4.92 0.32 0.19 0.06
10A0220 0.86 0.61 0.37 0.002 0.008 0.38 4.93 0.28 0.20 0.06
10A0221 0.83 0.65 0.38 0.002 0.008 0.37 4.94 0.29 0.20 0.06
10A0222 0.89 0.60 0.37 0.002 0.008 0.45 5.01 0.31 0.18 0.06
    续表8
锭号 Al Sb Pb Bi As Sn H O N
10A0218 0.01 0.004 ＜0.001 0.006 0.007 0.005 1.04 25 74
10A0219 0.006 0.004 ＜0.001 0.007 0.007 0.005 0.98 19 82
10A0220 0.005 0.005 ＜0.001 0.007 0.006 0.005 1.11 24 89
10A0221 0.006 0.005 ＜0.001 0.007 0.006 0.005 0.87 27 107
10A0222 0.004 0.005 ＜0.001 0.007 0.007 0.005 0.7 18 74
5、机械加工
机械加工为表面粗车。需要完成划线、定中心、车床粗车等工序，粗车结束后进行磁粉和超声波探伤无损检查，标准分别为JB/T4730.4、GB/T13314。辊
坯粗加工后形状及尺寸见附图1（单位：mm）。
技术领域
本发明属于高端冶金装备制造技术领域，涉及一种5±0.2wt%Cr-MC5钢，以及利用该钢种制造辊身成品直径800mm以上的大型平整辊，具体涉及一种MC5钢及利用其制备的大型平整辊以及MC5钢的制造工艺。 
背景技术
金属材料的加工使用方法和工艺多种多样，但无论采用什么工艺，最终均是在轧制、锻制、切削加工及必要的性能处理后投入使用。在目前这些加工工艺中，轧制产品的比例要远远大于其它生产工艺所占的比例，应用越来越广，尤其是在高端的航空航天用宽幅合金板、轿车用钢板及其它有色金属板带等金属材料的生产中，精密轧制已是首选。 
在高端金属材料的轧制生产中，除需要高清洁度的液体金属外，其后续的铸造、坯料初轧、精轧等工序均有严格要求，尤其是作为最后成形的平整微量轧制工序相对而言要求更高。在高端钢板的生产中，平整的目的是消除材料的屈服平台，防止加工时的拉伸应变，提高材料的强度极限，降低屈服极限，以及扩大塑性加工范围，校正板材变形。在其它金属板、带材的轧制生产中，平整具有同样的目的和意义。 
中国从七十年代起比较有系统的研制轧辊，以86CrMoV7和9Cr2系列为代表，一般把这个时期研制的轧辊称为第一代轧辊(国内通称为2%Cr系列)，第一代轧辊主要缺点是淬硬层深度不够，重复热处理费用高，热处理后的变形影响了轧辊使用精度。 
第二代轧辊研制于八十年代，国内通称为3%Cr系列，由于合金化程度高，轧辊淬硬层深度达到20mm-30mm。在此基础上九十年代又研制出第三代4%Cr、5%Cr系轧辊，此系列轧辊淬硬层深度已达到25mm-40mm，比3%Cr系淬硬层深度提高了25%，不必重复淬火，其耐磨性和抗事故性能也大幅提高。 
目前，辊身成品直径800mm以上大型平整辊均采用2%Cr系钢制造，其合金化程度低，淬硬层厚度仅为10mm-15mm，轧制钢板时每1mm辊身厚度轧制量为3200吨左右，在轧制高强度金属板材时常在板材表面形成水波纹状的表面缺陷，难以满足产品要求，因此，已不能适应目前高端金属板材轧制和平整辊高寿命的使用要求。而3%～5%Cr的普通钢种也只用于成品辊身直径在450mm左右的工作辊。 
发明目的
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种可以满足高端金属板材轧制和平整辊高寿命的使用要求的MC5钢及利用其制备的大型平整辊以及MC5钢的制造工艺。
本发明采用如下技术方案： 
一种MC5钢，其化学成分的重量百分数为：C：0.75%～0.90%、Si：0.40%～0.80%、Mn：0.20%～0.50%、Cr：4.80%～5.20%、Ni：0.30%～0.60%、Mo：0.20%～0.60%、V：0.10%～0.20%、P≤0.015%、S≤0.015%、Cu≤0.20%、Al≤0.01%、Pb≤0.02%、As≤0.02%、Sn≤0.02%、Sb≤0.02%、Bi≤0.02%、H≤2ppm、O≤30ppm、N≤120ppm，其余为Fe和不可避免杂质。
利用该MC5钢制备辊身成品直径800mm以上的大型平整辊。 
上述平整辊的直径优选800-1200mm。 
上述MC5钢优选采用如下制造工艺：①选取炼钢原料并加入占原料10wt%-20wt%的海绵铁，控制Cu、Pb、As、Sn、Sb、Bi有害元素含量至上述MC5钢的范围内；②控制电弧炉冶炼温度，氧化脱碳量≥0.40wt%；电弧炉留钢操作，偏心底无渣出钢，出钢过程中按每吨钢1Kg～1.5Kg加入铝或含铝合金预脱氧，并按成分组成计算加入所需用量60wt%～80wt%的Cr、Ni、Mo合金；③钢包炉采用底吹氩搅拌和真空脱气复合精炼（即LF/VD），按钢液总重的2wt%～4wt%加入渣料，按每吨钢6Kg～10Kg加入脱氧剂，渣白取样分析后计算加入剩余的合金（40wt%-20wt%），调整成分至规定范围，加热后将钢液转至真空罐内，在≤0.5乇的真空度下进行真空脱气，脱气后出钢；④出钢后浇注电极坯，采用惰性气体（如Ar）全程保护；⑤电极坯凝固后脱模，切除冒口（如用火焰切割或压机剁等）后热送至电渣工位（而传统工艺为退火、打磨及焊接、电渣前预热）；⑥热态焊接假电极后进行电渣重熔，电渣控制熔化速率每小时950Kg～1300Kg，结晶器进水温度不大于25℃，出水温度不大于45℃，以加强冷却，改善结晶，防止偏析，同时采用干燥空气或惰性气体隔绝大气保护电渣重熔技术，制造出大型（重量大于23吨）、低氢（钢锭氢含量小于2.5ppm）重熔钢锭；⑦电渣锭脱模后热送至锻压工位（传统工艺为退火后下转，锻前冷态加热）；电渣锭采用缓升温、长均热加热工艺技术，保温后压制钳把，完成2次～3次镦粗和拔长，并采用长时间（例如按直径每100mm计算2h～4h）高温均质化处理技术，然后用极限锻造及宽砧压实理论技术锻造成形；⑧锻坯两端切平后，降温至300℃～400℃后入炉进行锻坯热处理，包括多次正火+球化退火+扩氢退火，其中根据锻坯直径和氢含量计算扩氢时间。 
上述步骤①中，炼钢原料优选35wt%～50wt%的优质废钢、15wt%～25wt%的返回钢、15wt%～30wt%的优质炼钢生铁或35wt%的热装铁水。 
上述步骤②中，优选电炉开始氧化温度≥1550℃，出钢温度≥1640℃；优选炉内留钢10wt%；优选脱碳速度每分钟0.02wt%～0.05wt%，以减少气体和杂质。 
上述步骤③中，渣料优选石灰和萤石；二者用量优选10：1的重量比；脱氧剂优选碳粉和/或硅铁粉；优选加热15分钟以上后将钢液转至真空罐；优选真空脱气15分钟以上后出钢；出钢温度优选1510～1530℃。 
上述步骤⑦中，优选采用升温速度不大于60℃/小时，加热5h～8h的加热 
工艺，并保温6h～10h后压制钳把。
上述步骤⑧中，优选采用冷气或水雾化强制冷却降温；优选2-3次正火+球 
化退火+扩氢退火；优选扩氢时间为15h～30h/100mm。
本发明具有如下有益效果： 
1、采用上述MC5钢能够制造出辊身成品直径800mm以上的平整辊。
2、采用电极坯热送热焊工艺技术，解决电极坯炸裂和预热不足问题，省略了电极坯退火和焊接、电渣前的预热工序，每批产品平均节约生产周期9天，平均节约能耗价值150元/吨；采用电渣锭热送技术，平均节约生产周期10天，平均节约能耗价值200元/吨。 
3、采用干燥空气或惰性气体隔绝大气保护电渣重熔技术制造大型、低氢电渣锭，加之精确计算锻后扩氢时间，消除了白点风险。 
4、采用高温均质化技术理论、多次镦粗拔长、极限锻造、宽砧压实理论、锻后强制冷却、多次正火等综合手段，达到碳化物破碎和扩散、内部压实、组织细化目的。 
5、提高平整辊的表面淬硬层深度，达到25-40mm，比2%Cr型平整辊平均提高20mm左右。 
6、轧制钢板时每1mm辊身厚度轧制量达到5000吨以上，比2%Cr型平整辊平均提高1800吨。 
7、消除了2%Cr型平整辊轧制高强度金属板材时在板材表面形成的水波纹状表面缺陷。 
8、平整辊在使用过程中不必重新淬火，降低生产成本，避免了停机下线修复对生产的影响。 
附图说明
图1为辊坯粗加工后形状及尺寸。 
具体实施方式
一种MC5钢，其特征在于：其化学成分的重量百分数为：C：0.75%～0.90%、Si：0.40%～0.80%、Mn：0.20%～0.50%、Cr：4.80%～5.20%、Ni：0.30%～0.60%、Mo：0.20%～0.60%、V：0.10%～0.20%、P≤0.015%、S≤0.015%、Cu≤0.20%、Al≤0.01%、Pb≤0.02%、As≤0.02%、Sn≤0.02%、Sb≤0.02%、Bi≤0.02%、H≤2ppm、O≤30ppm、N≤120ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。 
一种利用所述的MC5钢制备的平整辊，其特征在于：所述的MC5钢制备的平整辊辊身成品直径在800mm以上。所述平整辊的直径优选在800-1200mm之间。 
一种制造所述的MC5钢的工艺，其特征在于：包括以下步骤： 
①选取炼钢原料并加入占原料10 wt%-20 wt%的海绵铁，控制Cu、Pb、As、Sn、Sb、Bi有害元素含量至上述MC5钢的范围内；
②控制电弧炉冶炼温度，氧化脱碳量≥0.40wt%；电弧炉留钢操作，偏心底无渣出钢，出钢过程中按每吨钢1Kg～1.5Kg加入铝或含铝合金预脱氧，并按成分组成计算加入所需用量60wt%～80wt%的Cr、Ni、Mo合金；
③钢包炉采用底吹氩搅拌和真空脱气复合精炼，按钢液总重的2wt%～4wt%加入渣料，按每吨钢6Kg～10Kg加入脱氧剂，渣白取样分析后加入剩余的合金，调整成分至规定范围，加热后将钢液转至真空罐内，在≤0.5乇的真空度下进行真空脱气，脱气后出钢；
④出钢后浇注电极坯，采用惰性气体全程保护；
⑤电极坯凝固后脱模，切除冒口后热送至电渣工位；
⑥热态焊接假电极后进行电渣重熔，电渣控制熔化速率每小时950Kg～1300Kg，结晶器进水温度不大于25℃，出水温度不大于45℃，同时采用干燥空气或惰性气体隔绝大气保护电渣重熔技术，制造出重熔钢锭；
⑦电渣锭脱模后热送至锻压工位；电渣锭采用缓升温、长均热的加热工艺，保温后压制钳把，完成2次～3次镦粗和拔长，并采用高温均质化处理技术，然后锻造成形；
⑧锻坯两端切平后，降温至300℃～400℃后入炉进行锻坯热处理，热处理包括多次的正火+球化退火+扩氢退火，其中根据锻坯直径和氢含量计算扩氢时间。
上述步骤①中，炼钢原料优选35wt%～50wt%的废钢、15wt%～25wt%的返回钢、15wt%～30wt%的炼钢生铁或35wt%的热装铁水。 
上述步骤②中，优选电炉开始氧化温度≥1550℃，出钢温度≥1640℃；优选炉内留钢10wt%；优选脱碳速度每分钟0.02wt%～0.05wt%。 
上述步骤③中，渣料优选石灰和萤石；石灰和萤石的用量优选10：1的重量比；脱氧剂优选碳粉和/或硅铁粉；优选加热15分钟以上后将钢液转至真空罐；优选真空脱气15分钟以上后出钢；出钢温度优选1510～1530℃。 
上述步骤⑦中，优选采用升温速度不大于60℃/小时，加热5h～8h的加热工艺，并保温6h～10h后压制钳把。 
上述步骤⑧中，优选采用冷气或水雾化强制冷却降温；优选2-3次的正火+ 
球化退火+扩氢退火；优选扩氢时间为15h～30h/100mm。
实施例如下： 
1、电极坯冶炼：
电炉配料：35%～50%的优质废钢、15%～25%的返回钢、15%～30%的优质炼
钢生铁或35%的热装铁水、10%～20%的海绵铁，装料后送电熔化。
熔清分析有害元素As、Sn、Pb均≤0.02%。 
氧化温度≥1550℃，脱碳量≥0.40%。 
电炉出钢条件：C≥0.50%，P≤0.007%，温度≥1640℃。 
出钢时包中按每吨钢1Kg～1.5Kg加入铝或含铝合金预脱氧，同时加入占钢液重2%左右的石灰或预熔渣，并成分组成计算加入70%的Cr、Ni、Mo合金。 
出钢后转LF/VD精炼工位，再加入占钢液重2%左右的石灰和萤石，送电加热并用每吨钢3Kg～5Kg碳粉和每吨钢2Kg～5Kg硅铁粉脱氧。 
渣白后取样、测温，根据分析结果计算加入全部剩余的合金，调整成分至规定范围。 
成分调整完毕，加热15分钟后、温度1580℃～1600℃，将钢液转入真空罐脱气，在≤0.5乇的真空度下保持15分钟。 
解除真空后搅拌10分钟，出钢温度为1510℃～1530℃。 
2、电极坯浇注 
镇静时间5分钟～8分钟。
浇注温度：1410℃～1440℃ 
采用惰性气体Ar保护，红外测温仪监控温度，电子称量系统监控重量。
电极坯加冒口及保护发热剂。 
凝固后脱模，温度大于700℃，切除帽口后热送电渣工位。 
电极坯生产情况见表1、表2。 
     表1    电极坯投料情况 
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE002
     表2    电极坯炉后化学成分分析（%，气体为ppm）
炉号 C Si Mn S P Ni Cr Mo V Cu
3100123 0.86 0.75 0.41 0.003 0.006 0.40 4.85 0.28 0.18 0.07
3100131 0.84 0.73 0.40 0.002 0.005 0.41 4.92 0.30 0.18 0.07
4100048 0.82 0.78 0.40 0.002 0.007 0.43 4.92 0.32 0.18 0.06
4100059 0.83 0.69 0.38 0.003 0.007 0.37 4.81 0.27 0.20 0.06
4100066 0.83 0.70 0.38 0.003 0.007 0.43 4.86 0.30 0.15 0.07
     续表2
炉号 Al Sb Pb Bi As Sn H O N
3100123 0.027 0.003 <0.001 0.006 0.014 0.009 2.48 25 34
3100131 0.020 0.003 <0.001 0.007 0.013 0.006 1.78 35 31
4100048 0.027 0.002 <0.001 0.005 0.013 0.007 2.82 98 49
4100059 0.023 0.003 <0.001 0.005 0.011 0.005 1.97 38 42
4100066 0.010 0.003 <0.001 0.007 0.011 0.005 1.69 80 30
3、电渣重熔
采用电极坯热焊方式焊接假电极，无需预热，焊接后直接安装至重熔生产工
位。
在电渣重熔炉的结晶器上沿设计制造两条上下结构的管式密封环，内侧均密布针孔，外接保护气体，实现保护电渣重熔技术，制造出大型、低氢重 
熔钢锭。
电渣控制熔化速率每小时950Kg～1300Kg，结晶器进水温度不大于25℃，出水温度不大于45℃，以加强冷却，改善结晶，防止偏析。 
电渣采用予熔渣料。渣系：CaF2:Al2O3=70:30。生产情况见表3。 
  
表3    电渣炉号、锭重、熔化速率及氢含量
电渣结束后电渣锭热送到锻压工序，热锭入炉。
4、锻造及锻后冷却、锻后热处理 
热锭加热升温速度30℃/h～50℃/h，升温至炉温大于1200℃保温。
保温后出炉压制钳把，并在压机上进行2次～3次镦粗和拔长，期间一次或多次进行高温均质化处理，总时间20h～30h。 
最后采用极限锻造及宽砧压实理论技术锻造成形，两端切平后转放于专用场地及专用支架上，用冷气或水雾化强制冷却降温技术，采用经外技术控温。 
降温至300℃～400℃后入炉进行2次～3次正火，正火后进行球化退火，球化退火后进行扩氢退火，根据锻坯直径和氢含量计算扩氢时间约为15h/100mm～30h/100mm。扩氢后以15℃/h～40℃/h降温后出炉。 
出炉后进行表面质量检验，并切片进行化学成分、高倍、低倍检测（成分分析用光谱仪及气体检测仪；低倍按GB/T1299、GB/T1979标准；高倍分别按GB/T10561、YB9-68、GB/T1299标准）。 
锻造及检测情况见表4、表5、表6、表7、表8。 
    
表4    工艺及参数
锻坯单重 加热 始锻温度/终锻温度
16.14吨 750℃～800℃预热；升温至炉温大于1200℃保温 1100℃/750℃
    表5    尺寸及表面检查
锭号 尺寸（mm） 表面 血液
10A0218 775*Φ543+2855*Φ863+500*Φ553+440*Φ518（大13） 冒260mm长半周横裂 不影响机械加工
10A0219 775*Φ585（大20）+2800（短10）*Φ873+475*Φ553+530*Φ488 尾390mm～510mm长折裂 不影响机械加工
10A0220 与工艺无偏差 无缺陷 /
10A0221 780*Φ577(大12)+2800（短10）*Φ892（大7）+500*Φ553+510*Φ488 尾350mm长一周折裂 不影响机械加工
10A0222 与工艺无偏差 无缺陷 /
    表6    低倍及非金属夹杂物
Figure DEST_PATH_IMAGE006
    表7    碳化物及退火组织
锭号 带状 网状 液析 组织
10A0218 0.5 2.0 0 2
10A0219 1.5 2.5 0 2
10A0220 0.5 2.0 - 2
10A0221 0.5 1.5 0 2
10A0222 0.5 2.5 0 2
表8    成品化学成分分析（%，气体为ppm）
锭号 C Si Mn S P Ni Cr Mo V Cu
10A0218 0.82 0.59 0.38 0.002 0.010 0.42 4.97 0.32 0.19 0.06
10A0219 0.86 0.70 0.39 0.003 0.009 0.43 4.92 0.32 0.19 0.06
10A0220 0.86 0.61 0.37 0.002 0.008 0.38 4.93 0.28 0.20 0.06
10A0221 0.83 0.65 0.38 0.002 0.008 0.37 4.94 0.29 0.20 0.06
10A0222 0.89 0.60 0.37 0.002 0.008 0.45 5.01 0.31 0.18 0.06
    续表8
锭号 Al Sb Pb Bi As Sn H O N
10A0218 0.01 0.004 ＜0.001 0.006 0.007 0.005 1.04 25 74
10A0219 0.006 0.004 ＜0.001 0.007 0.007 0.005 0.98 19 82
10A0220 0.005 0.005 ＜0.001 0.007 0.006 0.005 1.11 24 89
10A0221 0.006 0.005 ＜0.001 0.007 0.006 0.005 0.87 27 107
10A0222 0.004 0.005 ＜0.001 0.007 0.007 0.005 0.7 18 74
5、机械加工
机械加工为表面粗车。需要完成划线、定中心、车床粗车等工序，粗车结束后进行磁粉和超声波探伤无损检查，标准分别为JB/T4730.4、GB/T13314。辊
坯粗加工后形状及尺寸见附图1（单位：mm）。

Claims (9)

1.一种MC5钢，其特征在于：其化学成分的重量百分数为：C：0.75%～0.90%、Si：0.40%～0.80%、Mn：0.20%～0.50%、Cr：4.80%～5.20%、Ni：0.30%～0.60%、Mo：0.20%～0.60%、V：0.10%～0.20%、P≤0.015%、S≤0.015%、Cu≤0.20%、Al≤0.01%、Pb≤0.02%、As≤0.02%、Sn≤0.02%、Sb≤0.02%、Bi≤0.02%、H≤2ppm、O≤30ppm、N≤120ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.一种利用如权利要求1所述的MC5钢制备的平整辊，其特征在于：所述的MC5钢制备的平整辊辊身成品直径在800mm以上。
3.如权利要求2所述的平整辊，其特征在于：所述平整辊的直径优选在800-1200mm之间。
4.一种制造如权利要求1所述的MC5钢的工艺，其特征在于：包括以下步骤： 
①选取炼钢原料并加入占原料10 wt%-20 wt%的海绵铁，控制Cu、Pb、As、Sn、Sb、Bi有害元素含量至上述MC5钢的范围内；
②控制电弧炉冶炼温度，氧化脱碳量≥0.40wt%；电弧炉留钢操作，偏心底无渣出钢，出钢过程中按每吨钢1Kg～1.5Kg加入铝或含铝合金预脱氧，并按成分组成计算加入所需用量60wt%～80wt%的Cr、Ni、Mo合金；
③钢包炉采用底吹氩搅拌和真空脱气复合精炼，按钢液总重的2wt%～4wt%加入渣料，按每吨钢6Kg～10Kg加入脱氧剂，渣白取样分析后加入剩余的合金，调整成分至规定范围，加热后将钢液转至真空罐内，在≤0.5乇的真空度下进行真空脱气，脱气后出钢；
④出钢后浇注电极坯，采用惰性气体全程保护；
⑤电极坯凝固后脱模，切除冒口后热送至电渣工位；
⑥热态焊接假电极后进行电渣重熔，电渣控制熔化速率每小时950Kg～1300Kg，结晶器进水温度不大于25℃，出水温度不大于45℃，同时采用干燥空气或惰性气体隔绝大气保护电渣重熔技术，制造出重熔钢锭；
⑦电渣锭脱模后热送至锻压工位；电渣锭采用缓升温、长均热的加热工艺，保温后压制钳把，完成2次～3次镦粗和拔长，并采用高温均质化处理技术，然后锻造成形；
⑧锻坯两端切平后，降温至300℃～400℃后入炉进行锻坯热处理，热处理包括多次的正火+球化退火+扩氢退火，其中根据锻坯直径和氢含量计算扩氢时间。
5.如权利要求4所述的工艺，其特征在于：上述步骤①中，炼钢原料优选35wt%～50wt%的废钢、15wt%～25wt%的返回钢、15wt%～30wt%的炼钢生铁或35wt%的热装铁水。
6.如权利要求4-5之一所述的工艺，其特征在于：上述步骤②中，优选电炉开始氧化温度≥1550℃，出钢温度≥1640℃；优选炉内留钢10wt%；优选脱碳速度每分钟0.02wt%～0.05wt%。
7.如权利要求4-6之一所述的工艺，其特征在于：上述步骤③中，渣料优选石灰和萤石；石灰和萤石的用量优选10：1的重量比；脱氧剂优选碳粉和/或硅铁粉；优选加热15分钟以上后将钢液转至真空罐；优选真空脱气15分钟以上后出钢；出钢温度优选1510～1530℃。
8.如权利要求4-7之一所述的工艺，其特征在于：上述步骤⑦中，优选采用升温速度不大于60℃/小时，加热5h～8h的加热工艺，并保温6h～10h后压制钳把。
9.如权利要求4-8之一所述的工艺，其特征在于：上述步骤⑧中，优选采用冷气或水雾化强制冷却降温；优选2-3次的正火+球化退火+扩氢退火；优选扩氢时间为15h～30h/100mm。
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